DC-DC电路分析

1、市场质量部陈允保 Dec,2007 DC-DC的定义的定义 广义：广义：凡是直流变换成直流的电路都可称为凡是直流变换成直流的电路都可称为DC-DC 电路，常见的有电路，常见的有开关变换开关变换和和线性变换线性变换两种方式。两种方式。 狭义：狭义：通过通过开关变换开关变换方式将直流变换成直流的电路方式将直流变换成直流的电路 称为称为DC-DC电路。电路。 DC-DC电路必须有调整管，调整管工作于电路必须有调整管，调整管工作于开开 关状态关状态或或线性放大状态线性放大状态就决定了其工作方式。就决定了其工作方式。 线性变换方式效率低，只有线性变换方式效率低，只有30%50%，调整管需要，调整管需要

2、外加散热板；外加散热板； 开关变换方式效率最高可达开关变换方式效率最高可达98%，几乎不需要外加散，几乎不需要外加散 热板。热板。 DC-DC电路的分类电路的分类 1、升压、降压和变极性类、升压、降压和变极性类 2、电流反馈和电压反馈类、电流反馈和电压反馈类 3、隔离和非隔离类、隔离和非隔离类 4、同步和异步类、同步和异步类 同步类效率高，适合大功率场合，效同步类效率高，适合大功率场合，效 率可达率可达98%98%，应用较为广泛，但纹波干扰，应用较为广泛，但纹波干扰 大，在输入输出端需增加纹波抑制电路。大，在输入输出端需增加纹波抑制电路。 工作原理工作原理 如图所示，基本电路由开关如图所示，基

3、本电路由开关K（实际电（实际电 路中为三极管或者场效应管），续流二极路中为三极管或者场效应管），续流二极 管管D，储能电感，储能电感L，滤波电容，滤波电容C等构成。等构成。 当开关闭合时，电源通过开关当开关闭合时，电源通过开关K、电感、电感L给给 负载供电，并将部分电能储存在电感负载供电，并将部分电能储存在电感L以及电容以及电容 C中。由于电感中。由于电感L的自感，在开关接通后，电流的自感，在开关接通后，电流 增大得比较缓慢，即输出不能立刻达到电源电压增大得比较缓慢，即输出不能立刻达到电源电压 值。一定时间后，开关断开，由于电感值。一定时间后，开关断开，由于电感L的自感的自感 作用（可以比较形

4、象的认为电感中的电流有惯性作用（可以比较形象的认为电感中的电流有惯性 作用），将保持电路中的电流不变，即从左往右作用），将保持电路中的电流不变，即从左往右 继续流。这电流流过负载，从地线返回，流到续继续流。这电流流过负载，从地线返回，流到续 流二极管流二极管D的正极，经过二极管的正极，经过二极管D，返回电感，返回电感L的的 左端，从而形成了一个回路。左端，从而形成了一个回路。 通过控制开关闭合跟断开的时间（即通过控制开关闭合跟断开的时间（即PWM 脉冲宽度调制），就可以控制输出电压。如果通脉冲宽度调制），就可以控制输出电压。如果通 过检测输出电压来控制开、关的时间，以保持输过检测输出电压来控制

5、开、关的时间，以保持输 出电压不变，这就实现了稳压的目的。出电压不变，这就实现了稳压的目的。 在在LCD数字板上的应用数字板上的应用 1、降压：、降压： 2、升压：、升压： DC-DC 12V5V12V1.8V DC-DC DC-DC 12V33V 一、一、MC34063组成的组成的DC-DC电路电路 MC34063简介：简介： 1、能在、能在3.040V的输入电压下工作；的输入电压下工作； 2、带有短路电流限制功能；、带有短路电流限制功能； 3、低静态工作电流；、低静态工作电流； 4、输出开关电流可达、输出开关电流可达1.5A； 5、输出电压可调；、输出电压可调； 6、工作频率从、工作频率从

6、100HZ100KHZ； 7、可构成升降压或反向电源变换器；、可构成升降压或反向电源变换器； 8、基准电压基准电压VREF=1.25V。 MC34063内部框图：内部框图： 内部框图的电路解释：内部框图的电路解释： 振荡器通过恒流源对外接在振荡器通过恒流源对外接在3脚上的脚上的 定时电容不断地充电和放电以产生振荡波定时电容不断地充电和放电以产生振荡波 形。充电和放电电流都是恒定的，所以振形。充电和放电电流都是恒定的，所以振 荡频率仅取决于外接定时电容的容量。荡频率仅取决于外接定时电容的容量。 Vpp=800mV T=25us f=40KHz 与门的与门的C输入端在振荡器对外充电时为输入端在振荡

7、器对外充电时为 高电平，高电平，D输入端在比较器的输入电平低输入端在比较器的输入电平低 于阈值电平时为高电平，当于阈值电平时为高电平，当C和和D输入端都输入端都 变成高电平时触发器被置为高电平，输出变成高电平时触发器被置为高电平，输出 开关管导通，反之当振荡器在放电期间，开关管导通，反之当振荡器在放电期间， C输入端为低电平，触发器被复位，使得输入端为低电平，触发器被复位，使得 输出开关管处于关闭状态。输出开关管处于关闭状态。 稳压原理：当输出电压升高，稳压原理：当输出电压升高，5脚分脚分 得的电压相应升高，高于得的电压相应升高，高于1.25V时时 比较器比较器 翻转为低电平，与门输出低电平，

8、触发器翻转为低电平，与门输出低电平，触发器 输出低电平，开关管提前截止，对电感的输出低电平，开关管提前截止，对电感的 储能减小，输出电压降低。储能减小，输出电压降低。 峰值电流峰值电流Ipk感应端感应端7脚，通过检脚，通过检 测连接在测连接在Vcc和和7脚之间电阻上的压脚之间电阻上的压 降来完成电流限制功能。降来完成电流限制功能。 当当7脚检测到电阻上的电压降超脚检测到电阻上的电压降超 过过300mV时，电流限制电路开始工时，电流限制电路开始工 作，这时通过作，这时通过3脚对定时电容进行快脚对定时电容进行快 速充电，以减少充电时间和输出开速充电，以减少充电时间和输出开 关管的导通时间，结果使得

9、输出开关管的导通时间，结果使得输出开 关管的关闭时间延长，达到限定输关管的关闭时间延长，达到限定输 出电流的目的。出电流的目的。 MC34063组成的升压电路：组成的升压电路： Vout=（1R2/R1）1.25=（147/2.2） 1.25=27.95V Iout=0.3/Rsc=0.3/0.22=1.36A（最大限定电流）（最大限定电流） MC34063组成的降压电路：组成的降压电路： Vout=（1R2/R1）1.25=（13.6/1.2） 1.25=5V Iout=0.3/Rsc=0.3/0.33=0.9A（最大限定电流）（最大限定电流） MC34063组成的反极性电路：组成的反极性电

10、路： Vout=（1R2/R1）1.25=（18.2/0.953） 1.25=12V Iout=0.3/Rsc=0.3/0.24=1.25A（最大限定电流）（最大限定电流） MC34063组成的电流扩展电路：组成的电流扩展电路： MC34063组成的正负电压电路：组成的正负电压电路： MC34063组成的隔离输出电路：组成的隔离输出电路： 在在LCD数字板上的应用（冠捷）：数字板上的应用（冠捷）： 二、二、 LM2596降压型降压型DC-DC电路电路 LM2596简介：简介： 1、3.3V/5V/12V的固定电压输出和可调电压输出的固定电压输出和可调电压输出 2、可调输出电压范围、可调输出电压

11、范围1.2V37V4% 3、输入可高达、输入可高达40V，输出线性好且负载可调节，输出线性好且负载可调节 4、150KHz的内部振荡频率，输出电流可高达的内部振荡频率，输出电流可高达3A 5、低功耗待机模式，典型值为、低功耗待机模式，典型值为80A 6、TTL断电能力，具有过热保护和限流保护功能断电能力，具有过热保护和限流保护功能 7、外围电路简单，仅需、外围电路简单，仅需4个外接元件个外接元件 8、基准电压基准电压VREF=1.235V LM2596内部框图：内部框图： LM2596各脚功能：各脚功能： PinSymbolDescription 1VIN电源输入电源输入 2OUTPUT 输出

12、端。输出端。有固定的有固定的3.3V、5V、12V输出（后输出（后 缀分别为缀分别为-3.3、-05、-12），也有），也有1.2V37V可调输出可调输出 3GND地地 4Feedback反馈反馈 5ON/OFF 芯片起动和关断端。芯片起动和关断端。该脚为低该脚为低 电平时芯片起动，该脚为高电平时芯片关断电平时芯片起动，该脚为高电平时芯片关断 5V固定输出典型应用：固定输出典型应用： 可调节输出典型应用：可调节输出典型应用： 在在LCD数字板上的应用（数字板上的应用（26H/GM21）：）： GM21机芯无机芯无Q6,5脚直接接地。脚直接接地。 三、三、MP9583降压型降压型DC-DC电路电

13、路 MP9583简介：简介： 3A输出电流，可编程软起动输出电流，可编程软起动 0.1的内部功率的内部功率MOSFET开关开关 输出接陶瓷电容具有低输出接陶瓷电容具有低ESR的稳定性的稳定性 可达可达95%的效率，的效率，20uA的关断模式电流的关断模式电流 固定的固定的385KHz工作频率工作频率 过热保护，周期性的过流保护，欠压锁定过热保护，周期性的过流保护，欠压锁定 输入工作电源范围宽：输入工作电源范围宽：4.75V-23V 输出可调范围：输出可调范围：1.22V-21V 基准电压：基准电压：VREF=1.222V MP9583内部框图：内部框图： MP9583各脚功能：各脚功能： Pi

14、n SymbolDescription 1BS自举电容自举电容 2IN电源输入电源输入 3SW开关输出开关输出 4GND地地 5FB反馈反馈 6COMP补偿补偿 7EN 使能使能,高电平开，低电平关，开路自动起动高电平开，低电平关，开路自动起动 8SS软起动软起动 2.5V固定输出典型应用：固定输出典型应用： VOUT=1.222（1R1/R2） 在在LCD数字板上的应用（数字板上的应用（MS89）：）： 四、四、MP1411降压型降压型DC-DC电路电路 MP1411简介：简介： 2A输出电流，可达输出电流，可达95%的效率的效率 0.2的内部功率的内部功率MOSFET开关开关 输出接陶瓷电

15、容具有低输出接陶瓷电容具有低ESR的稳定性的稳定性 23uA的关断模式电流，可编程的欠压锁定的关断模式电流，可编程的欠压锁定 固定的固定的380KHz工作频率工作频率 过热保护，周期性的过流保护过热保护，周期性的过流保护 输入工作电源范围宽：输入工作电源范围宽：4.75V-18V 输出可调范围：输出可调范围：0.92V-16V 基准电压：基准电压：VREF=0.92V MP1411内部框图：内部框图： MP1411各脚功能：各脚功能： Pin SymbolDescription 1、3NC不连接不连接 2BS自举电容自举电容 4IN电源输入电源输入 5SW开关输出开关输出 6GND地地 7FB

16、反馈反馈 8COMP补偿补偿 9EN 使能，使能，高电平开，低电平关，开路自动起动高电平开，低电平关，开路自动起动 10SS软起动软起动 3.3V固定输出典型应用：固定输出典型应用： VOUT=0.92（1+R1/R2） 在在LCD数字板上的应用（数字板上的应用（MC77）：）： 五、五、SC1102组成的组成的DC-DC电路电路 SC1102简介：简介： 1、基准电压基准电压VREF= 1.265V 2、效率高达、效率高达95%的同步运行的同步运行 3、Rds电流感应电流感应 4、芯片内具有电源和过压保护功能、芯片内具有电源和过压保护功能 5、很少的外部元件、很少的外部元件 6、软起动功能、

17、软起动功能 7、芯片使能功能、芯片使能功能 SC1102内部框图：内部框图： SC1102各脚功能：各脚功能： 3.3V固定输出典型应用：固定输出典型应用： VOUT=(1+R9/R8)1.265 在在LCD数字板上的应用（数字板上的应用（GC32）：）： 六、六、IRU3037组成的组成的DC-DC电路电路 IRU3037简介：简介： 1、运行于单、运行于单5V或或12V供电的同步控制器供电的同步控制器 2、内部、内部200KHz固定频率电压模式固定频率电压模式 3、软起动功能、软起动功能 4、500mA峰值输出激励能力峰值输出激励能力 5、当控制、当控制MOSFET短路时保护输出短路时保护

18、输出 6、基准电压基准电压VREF=1.25V IRU3037内部框图：内部框图： IRU3037各脚功能：各脚功能： PinSymbolDescription 1FB反馈端反馈端 2VCC内部低侧供电内部低侧供电 3LDrv低侧激励输出低侧激励输出 4GND地地 5HDrv高侧激励输出高侧激励输出 6VC内部高侧供电内部高侧供电 7COMP补偿补偿 8SS/SD软起动软起动 3.3V固定输出典型应用：固定输出典型应用： VOUT=(1+R6/R5)1.25 在在LCD数字板上的应用（数字板上的应用（MS18）：）： 七、七、DC-DC电路检修注意事项电路检修注意事项 DC-DC电路效率高，温升低，元件少，电路效率高，温升低，元件少， 因此故障率相对较低，检修也较容易。但因此故障率相对较低，检修也较容易。但 输出开关管、续流二极管接有感性负载，输出开关管、续流二极管接有感性负载， 且工作频率高、电流大，因此输出部分的且工作频率高、电流大，因此输出部分的 元件故障率相对高一些。元件故障率相对高一些。 DC-DC电路输出开关管有三极管和电路输出开